Моделирование электронных схем в пакете прикладных программ OrCad 9.2

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

СОДЕРЖАНИЕ

• введение
• 1. практическая часть
• 1.1 Моделирование схемы в приложении Capture
• 1.2 Оптимизация схемы с помощью элемента Parameters
• 1.3 Оптимизация схемы с помощью приложения PSpice Optimizer
• 1.4 Трассировка печатной платы с помощью приложения Layout Plus
• Выводы
• Перечень источников
• введение
• В настоящее время компьютерные и информационные технологии используются во всех сферах жизни человека. К примеру, создание сложных электрических схем и устройств требует предварительного моделирования этих схем и устройств. Моделирование работы прибора на компьютере дает возможность экономить на материалах, содержании лабораторий и на рабочей силе.
• Пакет прикладных программ OrCad 9.2 позволяет не только моделировать электрические схемы, но и производить оптимизацию, трассировать печатные платы, создавать полный набор технической документации по устройству или блоку. Возможность создания полной технической документации в одном пакете прикладных программ позволяет значительно упростить и ускорить разработку.
• 1. практическая часть
• 1.1 Моделирование схемы в приложении Capture
• Для моделирования схемы соберем ее сначала в приложении Capture. Для этого выполним следующую последовательность действий: Запускаем приложение Capture; Создаем новый пустой проект; Устанавливаем на рабочую область все элементы схемы и устанавливаем их номиналы (рисунок 1.1)
• Рисунок 1.1 - Элементы схемы
• Для того чтобы установить требуемые элементы предварительно нужно добавить соответствующие библиотеки, которые содержат данные элементы. В нашем случае использовались следующие библиотеки: ANALOG - библиотека содержит пассивные элементы(сопротивления и емкости); SOURCE - содержит источники питания; OPAMP - содержит операционные усилители. Также на схеме необходимо разместить заземление для чего нажимаем пиктограмму . Чтобы добавить элементы на схему можно воспользоваться меню Place\Part, либо нажав соответствующую пиктограмму .
• Когда все элементы схемы добавлены, их необходимо соединить между собой, для этого можно воспользоваться меню Place\Wire или нажать пиктограмму . После соединения схема принимает вид показанный на рисунке 1.2.
• Рисунок 1.2 - Схема, собранная в Capture
• Для моделирования схемы и построения АЧХ осуществим следующие действия.
• Добавляем на выходы схемы маркер для снятия напряжения. В меню PSpice выбираем пункт Create Netlist. После этого в меню PSpice выбираем пункт New Simulation Profile, появляется окошко, в котором мы вводим имя профиля. В следующем окошке на вкладке Analysis в пункте Analysis type выбираем пункт AC Sweep/Noise. В полях справа в этом же окне вводим начальную и конечную частоты, а также количество точек. После проведения этих действий наша схема готова к моделированию ее работы. Чтобы запустить моделирование в меню PSpice нужно выбрать пункт Run либо нажать пиктограмму . После завершения моделирования мы увидим графики АЧХ на выходах нашей схемы (рисунок 1.3).
• 1.2 Оптимизация схемы с помощью элемента Parameters
• Для оптимизации схемы с помощью Parameters осуществи следующие действия. Сначала заменим номинал конденсатора С1 на переменную new. После этого добавим элемент Parameters, щелкнув на нем два раза, открывается окно Property Editor. В этом окне нажимаем кнопку New Column, в появившемся окошке вводим имя переменной new и номинал конденсатора С1 - 470n.
• Рисунок 1.3 - АЧХ на выходах схемы
• После этого выбрав в меню PSpise пункт Edit Simulation Profile, либо нажав соответствующую пиктограмму , откроем окно свойств профиля. Выбрав в списке Options пункт Parametric Sweep, в списке Sweep Variable выбираем Global Parameters, в поле Name вводим имя переменной new, затем последовательно вводим начальное и конечное значение переменной, а также шаг с которым она будет изменятся.
• Запустив моделирование снова мы увидим семейство АЧХ при разных значениях емкости С1 (рисунок 1.4)
• Рисунок 1.4 - Семейство АЧХ при разных значениях емкости С1

• Для того чтобы подобрать значение емкости С1, при котором частота среза слева будет составлять 200Гц, необходимо построить зависимость частоты среза от значения емкости С1. для этого произведем следующие действия.
• Выберем в меню Simulation пункт Performance Analysis, либо нажмем соответствующую пиктограмму . После этого появляется пустая система координат, зависимость по Х которой - это зависимость от значения емкости С1. Чтобы построить зависимость частоты среза от емкости С1, выберем в меню Trace пункт Add Trace или нажмем пиктограмму . В появившемся окне выберем целевую функцию которая определяет частоту среза, список функций находится в правой части окна, а список параметров в левой. Функция определяющая частоту среза HPBW имеет два параметра: первый параметр - это функция АЧХ, второй - это уровень в децибелах по которому нужно определить частоту среза (частота реза определяется по уровню 0,707 что соответствует 3дБ). В нашем случае функция имеет следующий вид: HPBW(V(U1A:OUT),3). Затем в меню Trace выберем подменю Cursor в котором выберем пункт Display, или нажмем на соответствующей пиктограмме .
• Передвигая курсор по графику подберем значение емкости соответствующее частоте среза в 200Гц. В результате получаем 203,248Гц при значении емкости С1=73,438нФ. Результаты построения графика и подбора номинала показаны на рисунке 1.5.
• Рисунок 1.5 - График зависимости частоты среза от емкости С1
• 1.3 Оптимизация схемы с помощью приложения PSpice Optimizer
• Для оптимизации схемы с помощью PSpice Optimizer необходимо добавить элемент optimizer parameters для чего в меню Pspice выберем пункт Place Optimizer Parameters и установим этот элемент на схему.
• Два раза щелкнем на элементе optimizer parameters, чтобы открыть окно Optimizer Parameters, где вводим имя переменной, подлежащей оптимизации, значение инициализирующее переменную, текущее значение переменной, точность, нижний и верхний предел значения переменной (емкости конденсатора С1). После ввода всех значений нажмем кнопку Add для добавления параметров оптимизации.
• Затем запустим Optimizer, для чего в меню PSpice выберем пункт Run Optimizer. Откроется окно PSpice Optimizer. Для определения задания оптимизации в меню Edit выберем пункт Specifications, в появившемся окне введем требуемое значение частоты, точность, имя файла симуляции и целевую функцию. Затем необходимо запустить оптимизацию, для чего в меню Tune выберем подменю Auto, в котором выберем пункт Start.
• В результате получим значение частоты среза 200,022Гц при емкости С1=67,154нФ. Окно PSpice Optimizer с полученными значениями емкости и частоты среза показано на рисунка 1.6.
• Рисунок 1.6 - Окно PSpice Optimizer с полученными значениями емкости и частоты среза
• Для замены текущего значения емкости С1 на полученное в результате оптимизации выберем в меню Tune пункт Update Performance. Перейдя обратно в Capture и запустив моделирование получим АЧХ с частотой среза 200,022Гц (Рисунок 1.7)
• Рисунок 1.7 - АЧХ оптимизированной схемы
• 1.4 Трассировка печатной платы с помощью приложения Layout Plus
• Для осуществления трассировки печатной платы в первую очередь нужно создать список цепей в приложении Capture и передать его в приложение Layout Plus. Для этого в меню Tools выберем пункт Create Netlist. В появившемся окне выбираем закладку Layout и нажимаем кнопку ОК. программа сохранит список цепей в файле с расширением MNL.
• Затем запускаем приложение Layout Plus. Создаем новый файл. При создании нового документа указываем путь к Template File с именем Default, который находится в папке, в которую установлен Layout Plus. Затем указываем путь к файлу списка цепей, который мы создали ранее. Изображение элементов и соединений до разводки приведено на рисунке 1.8.
• программа оптимизация электронный прибор

• Рисунок 1.8 - Изображение элементов и соединений до разводки
• Для проведения автоматической трассировки выберем в меню Auto подменю Auto route в котором выберем пункт Board. После этого Layout Plus автоматически произведет разводку двухсторонней платы. Изображение печатной платы приведено на рисунке 1.9.
• Рисунок 1.9 - Печатная плата
• Для изменения вида печатной платы можно изменить расположение элементов не ней, что осуществляется простым перетягиванием и разворотом элементов.

• Выводы
• В результате выполнения лабораторной работы были освоены основные навыки работы с пакетом комплексного проектирования электрических схем OrCad 9.2.
• Смоделирована схема расширителя стереобазы, построены АЧХ.
• Двумя способами подобрано значение емкости С1 (с помощью Parametric Sweep и с помощью PSpice Optimizer), при которой частота среза составляет 200Гц. Разброс номиналов полученных первым и вторым способами составляет около 8%.
• Также произведена трассировка печатной платы в приложении Layout Plus.

• Перечень источников
• 1. “OrCad 9.2 - electronic book” Свидерская Л.И., ХНУРЭ
• 2. Конспект лекций по дисциплине “Моделирование в электронике”
• 3. Справочная система пакета комплексного проектирования OrCad 9.2
• Размещено на Allbest.ru